互联网服务质量监测分析范文
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摘要：互联网服务质量监测系统采取的是一种主动的监测模式，不仅可以通过物理层、数据链路层、网络层的指标来评价网络质量，也可以通过应用层的指标反映网络的质量，能够实时感知网络承载业务的质量。笔者对互联网服务质量监测系统检测功能与质量分析进行了研究。
关键词：服务质量监测；检测功能；质量分析
1引言
随着互联网网络规模的飞速扩大，用户对网络质量和上层应用服务质量要求越来越高，对互联网服务质量的监测与控制也显得日益重要。互联网服务质量监测系统不仅可以丰富监控互联网网络质量的手段，更可以从用户体验的角度制定网络质量考核的标准，为分析网络故障、提高网络质量提供必要的依据。互联网服务质量监测系统采取的是一种主动的监测模式，实时地感知网络承载业务的质量，在IP网络用户发现问题之前将网络出现的质量下降情况报告给监测系统。突破了传统的以网络三层（物理层、数据链路层、网络层）以下的指标来评价网络质量的范围，以应用层的服务质量直接反映网络的质量，监测所用的探针部署于网络接入层，做到了全程全网的质量监测。本文对互联网服务质量检测系统监控功能与质量分析进行了研究，重点关注网络连通性测试、网络层质量测试、DNS业务测试、上传/下载测试、WEB浏览测试、网站视频质量测试等业务的感知指标，并提供了质量分析的处理流程。
2系统架构
互联网服务质量监测系统按照一级架构、分权分域的思路进行集中建设。总部集中建设管理平台，包括采集分析服务器、数据库服务器、应用服务器、磁盘阵列及操作终端等，用于收集分析探针监测到的数据、分析结果、生成测试报告；各城域网设置固网探针、3G探针、WLAN探针及软探针，用于数据包捕获，并能够按照统一的数据格式向管理平台上报测试结果。
3检测功能与质量分析
3.1检测功能
互联网服务质量系统监测内容主要有三类：网络连通性测试（包括Ping测试、Traceroute测试）、网络层质量测试（包括TCP测试、UDP测试、DNS业务测试）、业务承载质量测试（包括上传/下载测试、WEB浏览测试、网站视频质量测试）。
3.1.1网络连通性测试
互联网服务质量监测系统通过布放的探针组群，周期进行Ping和Traceroute操作，将历史数据进行比对，通过阈值的设定进行筛选，得到需要进行人为干预处理的链路质量变化信息。Ping测试：通过探针到探针、探针到网元/主机的Ping测试，检测网络连通性。利用网络中的设备都具有唯一确定的IP地址的特性，根据设置的参数向探测的目的地址（探针或其他网络设备）发送一个数据包ICMP回显请求（EchoRequest）报文后，对方就要返回一个同样大小的ICMP回显应答（EchoReply）报文，根据接收返回的ICMPEchoReply报文的情况来确定两台网络设备是否相通以及往返时延情况。通过向目的地址发送多个ICMP回显请求，根据回显应答的接收情况，可以计算出从源探针到目的地址链路的抖动及丢包率等指标，反映出当前网络的连通性。Traceroute测试：通过获取路径的逐跳路由，检测路径的路由变化、时延情况。利用每个处理报文的路由会将IPHeader的TTL（TimeToLive）字段值进行减1处理的原理。首先本机发送一个TTL是1的IPDatagram到目的地，当路径上的第一个路由器收到这个Datagram时，它将TTL减1。此时，TTL变为0，所以该路由器会将此Datagram丢掉，并向源端返回一个ICMPTimeExceeded消息，Traceroute收到这个消息后，便知道这个路由器存在于这个路径上，接着Traceroute再送出另一个TTL是2的Datagram，发现第2个路由器。Traceroute每次将送出的Datagram的TTL加1来发现另一个路由器，这个重复的动作一直持续到本机接收到ICMP回显应答而非某个ICMPTimeExceeded消息，则说明已到达目的地。
3.1.2网络层质量测试
Ping和Traceroute测试都使用ICMP协议，在现网中部分设备可能会受到安全策略、CPU保护等的影响，进而丢弃ICMP数据包，导致测试结果出现连续丢包，产生错误的判断。TCP和UDP测试相对于Ping测试将会更接近于实际的网络状况。在发现网络质量问题之后，将启动TCP或者UDP的测试，协助判断实际网络影响，排查问题根源。TCP测试：探针部署TCP服务，源端探针向目的端探针发送TCP请求包，目的端探针接收到TCP请求包后，会发送TCP响应包。根据接收返回的TCP报文的情况来确定两台网络设备是否连接相通以及往返时延情况。UDP测试：探针部署UDP服务，能够正常响应UDP请求报文。源探针根据设置的参数向探测的目的地址（探针或其他网络设备）发UDP报文，目的地址收到UDP报文后，回复UDP响应报文。探针根据UDP响应报文的接收情况，如接收时间以及报文个数，可以计算出从源探针到目的地址链路的时延、抖动及丢包率等指标，从而反映出当前的网络对UDP报文的承载情况。DNS业务测试：将待解析的域名放在DNS请求报文中，以UDP用户数据报方式发给用户设定的域名服务器（目的地址）。域名服务器在查找域名后，把对应的IP地址放在回答报文中返回。源探针根据返回的信息解析出域名对应的主机IP地址。
3.1.3业务承载质量测试
上传/下载测试有如下三种。FTP上传测试：源端探针连接到FTP服务器，发送用户名和密码进行登录验证，登录成功后向FTP服务器发送上传文件请求，FTP服务器收到上传请求后，向源端探针发送上传文件内容。FTP下载测试：源端探针连接到FTP服务器，发送用户名和密码进行登录验证，登录成功后向FTP服务器发送下载文件请求，FTP服务器收到下载请求后，向源端探针发送下载文件内容。HTTP下载测试：源端探针连接到HTTP服务器后，向HTTP服务器发送下载文件请求，HTTP服务器收到下载请求后，向源端探针发送下载文件内容。WEB浏览测试有如下两种。基本型网站业务测试：源端探针连接到HTTP服务器后，向HTTP服务器发送下载文件请求，HTTP服务器收到下载请求后，向源端探针发送页面文本文件内容。事务型网站业务测试：源端探针连接到HTTP服务器后，向HTTP服务器发送下载文件请求，HTTP服务器收到下载请求后，向源端探针发送页面文本文件内容。源端探针根据接收的页面文本内容解析出页面元素所在的元素服务器URL，然后再向各个元素服务器发起GET请求获取页面元素。网站视频质量测试有如下一种。视频质量测试：源端探针向视频服务器请求视频资源，根据服务器返回的结果获取视频源真正的URL，从而获取到视频资源。
3.2质量分析
互联网质量问题的发现不同于网络故障的排查，网络故障通常可以在传输或者数据设备上查找到明确的故障记录，而网络质量问题则具有偶然性和不确定性，它不会产生确切的告警指明问题的根源，因此，这个过程需经过人为分析、分段排查和处理。网络质量问题和网络故障有相关性，但没有必然性，网络质量问题的覆盖面更广泛，它包含端到端的全部软硬件网络设备。本文重点对基础网络质量、DNS质量、上传/下载速率质量、WEB浏览质量、网站视频质量进行了分析。
3.2.1基础网络质量分析
查看Ping和Traceroute测试结果，判断往返时延、丢包率是否正常。若正常，基础网络质量无问题；若不正常，判断是否为持续或频发异常故障。若否，可关注问题是否重现，然后再处理；若是，对比分析接入与核心路由器结果判断是否是本城域网内问题。若是，检查本城域网内问题；若否，检查本城域网外问题。
3.2.2DNS质量分析
查看DNS测试结果，关键感知指标是解析时延和成功率，判断到DNS服务器网络基础时延质量是否正常。若是，查看DNS配置和服务器性能，然后优化DNS服务器；若否，部署到DNS服务器Ping和Traceroute测试，然后参照基础网络质量分析的流程进行处理。
3.2.3上传/下载速率质量分析
查看FTP下载和HTTP下载测试结果，关键感知指标是下载/上传速度，判断速度指标是否符合用户开通带宽标准。若是，质量正常；若否，对开通带宽进行测速，判断测速结果是否符合用户开通带宽标准。若是，判断服务器IP地址资源归属是否属于本地，是本地的可优化处理，不是本地的可根据实际需要，优化路由策略或带宽保障策略；若否，查找存在带宽瓶颈的网络段落，然后优化带宽瓶颈网络。
3.2.4WEB浏览质量分析
查看网站交互测试结果，关键感知指标是页面打开时延、首屏时延，判断网站主机IP指标是否符合要求。若否，调整优化DNS解析策略；若是，判断DNS解析指标是否正常。若否，根据DNS质量分析流程进行处理；若是，判断首字节响应时延指标是否正常。若否，判断是否为持续常态问题，可关注连接时延指标是否正常，问题是否频繁出现，查找网站服务器应用相应问题；若是，判断页面文本传输时延指标是否正常。若是，业务正常；若否，判断网页下载速度是否正常。若否，根据上传/下载速率质量分析流程进行处理；若是，判断页面大小是否过大，查看网站服务器带宽分配策略。
3.2.5网站视频质量分析
查看网站视频测试结果，关键感知指标是缓冲次数，判断用户开通带宽是否满足视频码率播放要求。若否，建设升级协议带宽或更换片源；若是，判断下载速度是否正常。若是，业务正常；若否，根据上传/下载速率质量分析流程进行处理。
4结语
互联网服务质量监测系统可以建立一套基于用户感知的互联网业务质量评价体系，实现通过量化的指标评价全网业务质量，为全网提供7*24小时的业务质量测试。通过掌握网络性能和业务质量的性能参数，实时监测网络质量及业务质量的发展趋势，实现业务故障的预防式主动监测。互联网服务质量监测系统可以作为传统网络质量监测手段的有力补充，丰富和完善传统的网络管理手段，满足日益增多的互联网用户的更高要求。
参考文献
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作者：侯伟 单位：中国联合网络通信有限公司山东省分公司
